Single-Board-Computer Robuste Embedded-Plattform mit HD-Grafik und SRAM

Strom sparen, HD-Grafik und rückwärtskompatibel? Atom-CPU und SRAM? CPLD und Super-I/O machen ihn möglich: Einen kompakten und robusten Industrie-PC mit Echtzeituhr und traditionellen I/Os.

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ibw Industrieberatung Siegfried Weigert

Industrie-PCs gibt es bereits seit sehr langer Zeit und in unzähligen Ausführungen auf dem Markt. Sie sind für den täglichen harten Industrieeinsatz ausgelegt und zeichnen sich nicht nur durch Robustheit und Langlebigkeit, sondern auch durch Langzeitverfügbarkeit aus. Embedded-Anwendungen verlangen meist noch nach zusätzlichen Eigenschaften wie lüfterlosem Betrieb auch bei erweitertem Temperaturbereich, speziellen Schnittstellen oder einer Echtzeituhr.

Typische Anwendungen und Einsatzzwecke für solche robusten, oft auch noch mechanisch gekapselten Embedded PCs sind Industrieautomatisierung, Steuerung und Visualisierung, Verkehrstechnik sowie Kiosk- und Ticketingsysteme. Um Kosten zu sparen, wurden und werden häufig Standard-Softwareplattformen wie Linux oder Windows integriert, insbesondere auch in ihren echtzeitfähigen Varianten.

Dies ist auch der Grund, warum bei vielen Industrie-PC-Anwendungen die x86-Plattform dominiert. Oft kommt noch die Forderung nach einer leistungsfähigen Grafik hinzu; sei es nun für innovative, Touchscreen-fähige Benutzerschnittstellen (HMIs) oder auch zur hochauflösenden, aussagekräftigen grafischen Information.

Problem: Grafik und energie- effiziente Plattformen

Für zukunftssichere Designs gilt hierbei HD-Grafikfähigkeit als Mindeststandard. Dennoch sollen die Systeme mit geringer Verlustleistung auskommen und aufgrund der Robustheit und der Langzeitverfügbarkeit auch keine externen Grafikkarten zum Einsatz kommen. Und genau da lag bisher ein Problem: Obwohl durch die Einführung der Atom-Prozessorfamilie durch Intel seit einigen Jahren eine stromsparende Plattform auf x86-Basis besteht, war eine leistungsfähige, integrierte Grafik bisher den leistungshungrigeren Prozessoren der ix-Familie vorbehalten.

Dies hat sich mit der Einführung des US15W System Hub Controllers endlich geändert. In Verbindung mit dem 1,6-GHz-Prozessor Z530 lassen sich hiermit Atom-basierende Systeme bauen, die einen für die x86-Welt gesehen sehr geringen Stromverbrauch von unter 10 W haben und trotzdem bei Bedarf eine HD-fähige Grafik zur Verfügung stellen können. Da beide Bausteine zum langzeitverfügbaren Intel-Embedded-Programm gehören steht damit einem Umstieg bzw. Upgrade von bisherigen x86-Systemen nichts mehr entgegen?

Zu kurz gedacht, denn mit Einführung der Atom-Plattform hat sich Intel von vielen alten Schnittstellen getrennt und stellt hierzu nur noch einen generischen Legacy-Bus (LPC) zur Verfügung. In vielen Bereichen besteht aber nach wie vor Bedarf für die klassischen Legacy-Schnittstellen wie RS232, Maus/Keyboard und Parallel-Port.

Warum batteriegepuffertes, statisches RAM?

KWS Computersystem hat das Problem in seiner Quadras-II-Plattform durch Einsatz eines Super-I/O-Bausteins sowie eines speziellen, selbst entwickelten CPLDs (Complex Programmable Logic Device) gelöst, welches den Einsatz von batteriegepuffertem, statischem RAM ermöglicht. Dieser ist sonst bei den neueren Intel-Plattformen nicht mehr möglich. Was sind nun die Vorteile von statischem RAM und wofür wird es benötigt?

Statisches RAM kann schnell und einfach von der Anwendung angesprochen werden und behält seine Daten dank der Batteriepufferung sicher auch bei Stromversorgungsausfall und Rechnerneustart nach Störungen. Typisch ist der Einsatz als Ringpuffer, in dem die Daten bis zum nächsten Überschreiben sicher gespeichert bleiben. Das maximale Sicherungsintervall ist dabei nur vom Verhältnis von Speichergröße zu Datenmenge abhängig. Da sich hier selbst mit einer kleinen Knopfzelle die Daten im Extremfall monatelang puffern lassen, können hier ganz erheblich Übertragungskosten gespart werden. Zudem kann statisches RAM auch ohne irgendwelche Reorganisationsprozeduren und praktisch beliebig oft überschrieben werden.

Lesen Sie weiter: Die Details des Quadras-II

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